激光技术复习资料

激光技术复习资料

一、名词解释

1、 自锁模（138）

在激光腔内利用激光介质本身的非线性效应实现锁模。

2、 自注入再生放大（180）

利用一台激光器本身产生的“种子”信号自注入到腔内来实现再生放大。

3、 模式光点扫描法（217）

利用光点扫描记录出光强分布曲线，从曲线上找出对应的横模。

二、问答题

4、 拍频原理（244）

激光的相干性好，当两束光叠加在一起时，初相位的差值是暂时稳定的或缓慢变化的，因而会产生干涉现象。两束光波之间的可相干性，有助于测量频率的稳定性。当差频信号低于光电探测器的截至频率时，即有光电流输出为[]t A A i c c p )(2cos 2121υυπ-=，可以看出差频信号电流的频率随两束光的频率成比例地变化。

5、实现调Q 时激光器的基本要求是什么？（79）

（1）工作物质必须能在强泵浦下工作，即抗损伤阈值要高，且工作物质上能级必须有较长的寿命。

（2）光泵的泵浦速率必须快于激光上能级的自发辐射速率。

（3）谐振腔的Q 值改变要快，一般应与谐振腔建立激光振荡的时间相比拟。

6、什么是被动锁模？（128）

在激光谐振腔中插入可饱和和吸收染料来调节腔内的损耗，当满足锁模条件时，就可得一系列的锁模脉冲。

7、解释一下横模测量中的直接观测法原理？（216）

不同横模的光强在横截面上有不同的分布。对于连续的可见光波段的中、小功率激光器，只需要在输出激光的通路上放置一个屏，就可以在屏上用眼睛直接观测激光的横摸图样（光斑）；对中等功率的红外激光，可采用烧蚀法；对于近红外激光，可采用转换材料，将近红外光转换成可见光；对于中、小功率的红外激光器，还可以采用变像管或CCD 摄像机观测横模。

8、主动稳频有哪几种方法？（227）

主动稳频的方法大致可以分为两类：一类是利用原子跃迁谱线中心频率作为鉴别器进行稳频，如兰姆凹陷稳频法；另一类是利用外界参考频率作为鉴别器标准进行稳频，如饱和吸收稳频法。

（1）兰姆凹陷稳频（2）塞曼效应稳频（3）饱和吸收稳频

9、自注入放大技术是种子激光注入到腔内实现放大，请画出自注入放大装置配置的原理图？（180，4.5-3）

10、复合腔选模技术的基本原理是什么？复合腔选模的频率是如何决定的？请画出Fox-Smith 复合腔选模激光器的结构示意图。（214，5.3-8，b ）

基本原理：用一个反射干涉仪系统取代谐振腔中的一个反射镜，则其组合反射率是光波长（频率）的函数。

Fox-Smith 干涉仪式复合腔。两个子腔的谐振频率分别为

[]{}i i q l L n c )(2/21+=υ

及 []{}j j q l l L n c )(2/122++=υ

于是复合腔的谐振频率必须同时满足上面两式，即

j i 21υυυ==

这种情况下，从B 镜输出的光强为零，干涉仪对谐振腔中光束具有最大反射率。在选择适当的1l 和2l ，使υ∆与增益线宽能相比拟时，即可获得单纵模输出。

11、同步泵浦锁模（134）

同步泵浦锁模激光器采用一台锁模激光器的脉冲序列去泵浦另一台激光器，通过调制腔内增益的方法获得锁模。

12、外注入再生放大（178）

这种放大技术是由一个激光器（称为主振荡器）产生性能优良的较弱光信号并注入到另一个激光器（称为从动振荡器）获得光放大。

13、兰姆凹陷稳频（229）

兰姆凹陷稳频法是以增益曲线中心频率0υ作为参考标准频率，通过电子伺服系统驱动压电陶瓷环来控制激光器腔长，使频率稳定于0υ处。

14、简述一下激光调Q 的基本原理。（77）

调Q 技术就是通过某种方法使腔的Q 值随时间按一定程序变化的技术。在泵浦开始时，使腔处于低Q 值状态，即提高振荡阈值使振荡不能形成，上能级的反转粒子数就可以大量积累，能量可以存储的时间决定于激光上能级的寿命；当积累到最大值时，突然使腔的损耗减小，Q 值突增，激光振荡迅速建立起来，在极短的时间内上能级的反转粒子数被消耗，转变为腔内的光能量，从腔的输出端以单一脉冲形式释放出来，于是获得峰值功率很高的巨脉冲。

15、什么是主动锁模？请简述模式选择技术的基本方法（120）

主动锁模采用周期性调制谐振腔参量的方法，即在激光谐振腔内插入一个受外部信号控制的调制器，用一定的调制频率周期性地改变谐振腔内振荡模的振幅或相位。当选择的调制频率与纵模间隔相等时，对各个模的调制会产生边频，其频率与两个相邻纵模的频率一致。由于模之间的相互作用，所有的模在足够的调制下达到同步，形成锁模序列脉冲。

横模选择的方法：

横模选择方法可分为两类：一类是改变谐振腔的结构和参数以获得各膜衍射损耗的较大差别，提高谐振腔的选模性能；另一类是在一定的谐振腔内插入附加的选模元件来提高选模性能。（1）谐振腔参数g 和N 的选择法（2）小孔光阑法选模（3）腔内插入透镜选横模（4）非稳腔选模

纵模选择的方法：

（1）色散腔粗选频率（2）短腔法（3）F-P 标准具法（4）复合腔法

16、影响激光频率的主要因素有哪些？（224）

（1）温度变化的影响（2）大气变化的影响（3）机械振动的影响（4）磁场的影响

17、注入锁定技术可以利用一个低功率的激光器来控制高功率的激光器，请画出其主从振荡器的结构示意图。（179）

18、锁模技术中被动锁模的工作原理是什么？被动锁模的物理过程有几个阶段，分别是什么？请画出被动锁模固定激光器的谐振腔的基本结构（128）

在激光谐振腔中插入可饱和吸收染料来调节腔内的损耗，当满足锁模条件时，就可获得一系

列锁模脉冲。根据锁模形成过程的机理和特点，被动锁模分为固体激光器的被动锁模和染料激光器的被动锁模两种类型。

工作原理：由于染料具有可饱和吸收的特性，弱信号的透过率小，而强信号的透过率大，且其损耗可通过工作物质的放大得到补偿。通过染料吸收体的非线性吸收和激光介质的放大作用，从涨落的噪声背景中选择出强涨落峰值，然后通过可饱和吸收体和激光介质饱和状态的联合作用，最终形成超短脉冲。

（1）线性放大阶段。（2）非线性吸收阶段。（3）非线性放大阶段。

19、相位调制锁模（124）

在激光腔内插入一个电光调制器，当调制器介质折射率按外加调制信号而周期性改变时，光波在不同的时刻通过介质，便有不同的相位延迟，这就是相位调制。相位调制器的作用可理解为一种频移，使光波的频率发生向大（或小）的方向移动。脉冲每经过调制器一次，就发生一次频移，最后移动到增益曲线之外，这部分光波就从腔内消失掉。只有那些与相位变化的极值点相对应的时刻，通过调制器的光信号，其频率不发生移动，才能在腔内保存下来，不断得到放大，从而形成周期为2L/c的脉冲序列。

20、设计激光放大器应考虑的几个问题（172）

（1）放大器工作物质的选择

（2）放大器工作物质端面反馈的消除

（3）级间去耦问题

（4）级间孔径匹配问题

（5）各级泵浦时间的匹配

（6）不均匀性影响的消除

三、选择题

21、稳频系统和多普勒效应会导致光谱加宽。

22、混频法光矢相位差

23、激光加工利用了激光的热效应，DNA技术利用了光压。

25、白光全息体光栅

26、泵浦脉冲宽度

27、级间去耦（173）

28、兰姆凹陷稳频法是以增益曲线中心频率作为参考标准频率。（229）

29、双频外插干涉法

30、复指数变化–ax

31、全息记录记录的是相位。